應變片的選擇

1、1、應變片結構形式的選擇根據應變測量的目的、被測試件的材料和其應力狀態(tài)以及測量精度，選擇應變片的形式，對于測試點應力狀態(tài)是一維應力的結構，可以選用單軸應變片，已經知道主應力方向的二維應力結構，可以使用直角應變花，并使其中一條應變柵與主應力方向一致，如主應力方向未知就必須使用三柵或四柵的應變花。對于傳感器設計來說，應變片的形式主要決定于彈性體的結構，如柱式、板環(huán)、雙孔平行梁等彈性體，他們采樣正應力或彎曲應力，所以應變片均采用單軸應變片。另外象剪切橋式、輪輻式、剪切懸臂式、三梁剪切式彈性體一般使用雙軸45應變片。平膜片壓力傳感器多采用全橋圓形應變片。2、應變片尺寸的選擇選擇應變片尺寸時應考慮應力分

2、布、動靜態(tài)測量、彈性體應變區(qū)大小等因素。若材質均勻、應力剃度大，應選用柵長小的應變片，若材質不均勻而強度不等的材料（如混凝土）或應力分布變化比較緩慢的構件，應選用柵長大的應變片。對于沖擊載荷或高頻動荷作用下的應變測量，還要考慮應變片的響應頻率，如下表所示。一般來說，應變片絲柵越小，測量精度越高，越能正確反映出被測量點的真實應變，因此，在加工精度可以保證的情況下，綜合考慮各種因素影響，應變片的柵長小一些比大一些好。 表1各種柵長應變片的最高工作頻率 應變片柵長L（毫米） 1 2 5 10 20 25 50 可測頻率F(千赫) 250 125 50 25 12.5 10 5 注：表中是在鋼材上正弦

3、應變信號測得的數據，其中 L=l/20，l=C/f 式中C為應變波傳播速度，對于鋼和鋁C=5000米/秒，f為正弦應變頻率 3、電阻值的選擇國家標準中電阻應變片的阻值規(guī)定為60、120、200、350、500、1000W，目前傳感器生產中大多選用350W的應變片，但是由于大阻值應變片具有通過電流小、自熱引起的溫升低、持續(xù)工作時間長、動態(tài)測量信噪比高等優(yōu)點，大阻值應變片應用越來越廣。并且大阻值應變片在測力應用范圍，特別是材料試驗機用的負荷傳感器，由于傳感器的零飄特性，對測量精度影響極大，而高阻值（如1000G）應變片，不僅可以減小應變焦耳熱引起的零漂，提高傳感器的長期穩(wěn)定性，而且再要求告分辨率的

4、電子天平重應用也是非常有利的。因此，在不考慮價格因素的前提下，使用大阻值應變片，對提高傳感器精度是有益的。 4、使用溫度的選擇使用環(huán)境溫度對應變片的影響很大，應根據使用溫度選用不同絲柵材料的應變片，國家標準中規(guī)定的常溫應變片使用溫度為3060C。一般康銅合金的最高使用溫度為300C 卡瑪合金為450C，鐵鎳鋁合金可以達到7001000C。常溫應變片一般采用康銅制造，在應變片型號中省略使用溫度。如果需要高溫應變片需特別說明。由于基底材料和粘接膠的限制，目前中溫箔式電阻應變片一般都使用卡瑪合金制作200250C左右的中溫應變片。 5、蠕變的選擇傳感器一般由彈性體、應變片、粘接劑、保護層等部分組成，

5、彈性體金屬材料本身存在的彈性后效、以及熱處理工藝等原因可以造成負蠕變影響，因此傳感器的蠕變指標是由各種因素中綜合作用最終形成的。在上述因素中，對于某一傳感器生產廠家，許多的因素都是相對固定的，一般不會由很大改變，因此應變片生產廠家都通過應變片的圖形設計、工藝控制來制造出蠕變不同的系列應變片供用戶選用。每一個傳感器生產廠由于原材料、粘接劑、貼片。固化工藝的不同，在應變片選型時，必須進行蠕變匹配試驗。一般規(guī)律是同一種結構形式的傳感器量程越小，傳感器的蠕變越正，應該選用蠕變補償序號更負的應變片來與之匹配選擇應變計的方法 1、應變計敏感柵長度的選擇： 應變計在加載狀態(tài)下的輸出應變是敏感柵區(qū)域的平均應變

6、。為了獲得真實的測量值，通常應變計的柵長應不大于測量區(qū)域半徑的1/51/10。柵長較長的應變計具有易于粘貼和接線、散熱性好等優(yōu)點，對應變計的性能有一定的改善作用，但應根據實際測量需要進行選擇，對于應變場變化不大和一般傳感器用途，我們推薦用戶選用柵長36mm的應變計。如果對非均勻材料（如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等）進行應變測量，應選擇柵長不小于材料的不均勻顆粒尺寸的應變計，以便比較真實地反映結構內的平均應變。對于應變梯度大的應變測量，應盡量選用敏感柵長度較小的應變計。2、應變計敏感柵材料和基底材料的選擇： 60以內、長時間、最大應變量在1000m/m以下的應變測量，一般選用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感

7、柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應變計（BE 、ZF 、BA 及日用衡器類應變計系列）；150 以內的應變測量，一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞胺為基底的應變計（BA 系列）；60 以內高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛為基底的應變計（BF 、ZF 系列）。 3、應變計敏感柵結構型式的選擇 測量未知主應力方向試件的應變或測量剪應變時選用多軸應變計，前者可用三軸互相夾角為45，或60，或120等的應變計，后者用夾角為9 0 的二軸應變計；測量已知主應力方向試件的應變時，可選用單軸應變計；用于壓力傳感器的應變計可選用圓形敏感柵的多軸應變計；測量應力分布時，可選用排列成

8、串或成行的510個敏感柵的多軸應變計。 應變計電阻 多軸應變計；測量應力分布時，可選用排列成串或成行的510個敏感柵的多軸應變計。4、柵間距的選擇我公司生產的雙軸應變計的柵間距一般有L6 6.0， L68=6.8， L7=7.0， L8=8.0，L0=10.5，L2=12.0，L4=14.0等，用戶可根據需要自由選擇不同柵間距的應變計。 5、應變計電阻的選擇 應變計電阻的選擇應根據應變計的散熱面積、導線電阻的影響、信噪比、功耗大小來選擇。對于傳感器一般推薦選用350、1000電阻的應變計。對于應力分布試驗、應力測試、靜態(tài)應變測量等，應盡量選用與儀器相匹配的阻值，一般推薦選用120、350的應變計。 （6）極限工作溫度的選擇此溫度表示應變計的極限工作溫度，在極限工作溫度不高于時，一般在我們的產品命名中將省略此項。 （7）溫度及彈性模量自補償系數的選擇應變計溫度及彈性模量自補償系數的選擇可參照溫度自